基于等离子体聚合膜的生物传感技术研究

论文摘要

离子体聚合膜（PPF）通常由有机蒸气在辉光放电下聚合而成,具有高度交联的网状结构,可视为介于有机高聚物和无机高聚物之间的物质,具有卓越的物理化学性能,稳定性良好,能适时控制膜的厚度,膜均匀,无针孔,与基质表面有强附着力,不易脱落。基于以上优良的物理化学性能,等离子体聚合成膜技术有望成为化学生物传感器界面修饰的一种强有力的手段,一些研究小组已经开始了这方面的工作。我们结合前人的工作,充分利用离子体聚合膜的优越性,对传感器界面进行离子体聚合膜修饰,发展酶传感器和免疫传感器的新型固定化方法,提高生物传感器的稳定性和重现性。具体研究内容如下:1.发展了一种基于等离子体修饰的PVC膜脲酶生物传感器。应用微波等离子体化学气相沉积技术,在pH敏感PVC膜上修饰一层带有氨基的乙二胺等离子体聚合物薄膜（ED-PPF）,通过戊二醛共价交联固定脲酶分子,制成脲酶传感器。这种乙二胺等离子体聚合物薄层对pH敏感膜的响应特性影响小,且其表面氨基使得pH敏感膜更加易于与H+结合,检测范围向高pH方向偏移,响应斜率为45.73 mV/ pH ,比未修饰的pH敏感膜电极的响应斜率42.81mV/pH有所提高。该脲酶传感器对尿素显示了良好的传感性能,其响应时间约为200s;在6.0×10–4-8.4×10–4mol/L范围,脲酶传感器的电位响应值与尿素浓度的对数存在良好的线性关系,相关系数为0. 9978,检测下限为5. 0×10-5mol/L。2.提出了一种结合的基于聚电解质自组装技术的转铁蛋白抗体（TrAb）可逆固定化方法。应用微波等离子体化学气相沉积技术,在石英晶振上修饰一层带有氨基的已二胺等离子体聚合物膜（ED-PPF）,再在膜表面自组装修饰层上一层蛋白A与褐藻酸复合物层（PA-AA）,通过PA-AA分子上的PA即可实现抗体分子的定向固定,再次使用时,可改变溶液pH值,移去ED-PPF表面自组装修饰的PA-AA层,使等离子体聚合膜得到恢复,传感器得以反复使用。应用该方法实现了对转铁蛋白抗体的可逆定向固定,并用于人血清转铁蛋白的测试。该方法不仅简化了免疫传感器固定化步骤,很好地保证了固定化TrAb的免疫反应活性,而且克服了以往等离子体聚合膜修饰的传感器难以再生的缺点。应用该传感器方法测定了人血清样品,并将测定结果与酶联免疫吸附分析法（ELISA）进行了对照,取得了满意的结果,线性范围为0.15～78.9μg/mL,检测下限为0.15μg/mL。3.将日本血吸虫抗原（SjAg）与褐藻酸（AA）偶联,再自组装,固定在乙二胺等离子体聚合膜修饰的压电石英晶振表面,建立了一种日本血吸虫抗体检测新方法。抗体浓度在0.13μg/mL-20μg/mL范围内与传感器频率响应具有良好的线性,相关系数为0.9945,传感器检测限为0.05μg/mL,显示较高的检测灵敏度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 基于等离子体聚合膜的化学、生物传感技术研究进展
• 1.2 等离子体聚合膜的形成机制与制备方法
• 1.3 等离子体聚合膜在化学传感器中的应用
• 1.3.1 质量型气相化学传感器
• 1.3.2 非质量型气相传感器
• 1.3.3 液相传感器
• 1.4 等离子体聚合膜在电化学生物传感器中的应用
• 1.4.1 安培型生物传感器
• 1.4.2 电位型生物传感器
• 1.4.3 电容型传感器
• 1.5 等离子体聚合膜在压电生物传感器中的应用
• 1.5.1 免疫传感器
• 1.5.2 核酸传感器
• 1.5.3 其它方面
• 1.6 论文的工作构想
• 第2章 等离子体修饰的 PVC 膜脲酶生物传感器
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 pH 电极的制备及测量
• 2.2.3 pH 敏感PVC 膜的等离子体修饰
• 2.2.4 脲酶分子的固定
• 2.2.5 检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 乙二胺等离子体修饰对pH 敏感膜电极响应性能的影响
• 2.3.2 脲酶传感器的响应特性
• 2.4 结论
• 第3章 基于聚电解质自组装的抗体分子可逆固定化方法
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 石英晶振的预处理
• 3.2.3 乙二胺等离子体膜的制备
• 3.2.4 PA-AA 复合物制备
• 3.2.5 抗体自组装固定
• 3.2.6 戊二醛共价交联法抗体包被
• 3.2.7 传感器的测定方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 ED-PPF 的表征
• 3.3.2 PA-AA 自组装和TrAb 固定化
• 3.3.3 传感器的典型响应曲线
• 3.3.4 传感器校正曲线
• 3.3.5 等离子体聚合膜的再生特性
• 3.3.6 临床分析
• 3.4 小结
• 第4章 基于自组装固定化的日本血吸虫压电免疫传感器研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 石英晶振的预处理
• 4.2.3 乙二胺等离子体膜的制备
• 4.2.4 AA-SjAg 复合物制备
• 4.2.5 日本血吸虫抗原自组装固定
• 4.2.6 日本血吸虫抗原共价固定
• 4.2.7 免疫分析过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 AA-SjAg 自组装固定
• 4.3.2 免疫传感器的典型响应曲线
• 4.3.3 测量溶液pH 值的影响
• 4.3.4 免疫传感器的响应特性
• 4.3.5 等离子体聚合膜的再生特性
• 4.3.6 样品检测
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢